(57)【要約】  【課題】  負荷電流の制限を必要最小限に抑えて、快適性を維持しながら、重要保安系の負荷を駆動するための電力を確保する。  【解決手段】  バッテリ５の端子電圧Ｖを随時測定する電圧測定手段８ａと、バッテリ５から負荷６ａ〜６ｆ側に流れる電流Ｉを随時測定する電流測定手段８ｂと、電流Ｉ、電圧Ｖの測定値の統計処理によってバッテリ５の電流電圧特性１４を求める電源状態検知手段１０と、バッテリ５が重要保安系の負荷を十分に駆動できない場合に、重要保安系でない負荷への供給電流を制限することにより重要保安系の負荷を駆動するために必要な電力を確保する負荷制御手段１１とを設けている。  【選択図】 図１
2007008214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載するバッテリの端子電圧を随時測定する電圧測定手段と、
前記バッテリから負荷側に流れる電流を随時測定する電流測定手段と、
随時測定された電流および電圧の統計処理を行うことによりバッテリの電流電圧特性を随時求める電源状態検知手段と、
前記電流電圧特性を用いることにより重要保安系の負荷の動作に伴って降下する端子電圧を予測し、この予測した端子電圧に基づいて重要保安系でない負荷に流す電流の制限を行う負荷制御手段とを有することを特徴とする負荷制御システム。
【請求項２】
前記電流電圧特性がバッテリの内部抵抗値であり、
前記電源状態検知手段が、前記随時測定される電流と電圧の変化量から各時点における内部抵抗値を随時演算して更新するものであり、かつ、
負荷制御手段が内部抵抗値と各時点の電圧と電流の測定値から重要保安系の負荷を駆動する電流を流した状態における端子電圧を予測するものである請求項１に記載の負荷制御システム。
【請求項３】
前記電源状態検知手段が、充電時の電流電圧特性と放電時の電流電圧特性とを分けて求めるものである請求項１または請求項２に記載の負荷制御システム。
【請求項４】
前記負荷制御手段が、重要保安系の負荷の駆動に不足すると予測される電流の大きさに応じて負荷の制限レベルを調節するものである請求項１〜請求項３のいずれかに記載の負荷制御システム。
【請求項５】
車両に搭載するバッテリの端子電圧を随時測定する電圧測定手段と前記バッテリから負荷側に流れる電流を随時測定する電流測定手段とを備えた負荷制御システムの演算処理部によって実行されることにより、前記電圧測定手段および電流測定手段によって随時測定される電圧および電流の測定値を監視して、重要保安系の負荷の動作に必要な電力を確保させる負荷制御プログラムであって、
随時測定された電流および電圧の統計処理を行うことによりバッテリの電流電圧特性を随時求める電源状態検知プログラムと、
前記電流電圧特性を用いることにより重要保安系の負荷の動作に伴って降下する端子電圧を予測し、この予測した端子電圧に基づいて重要保安系でない負荷に流す電流の制限を行う負荷電流制限プログラムとを有することを特徴とする負荷制御プログラム。
【請求項６】
前記電源状態検知プログラムが、前記随時測定される電流と電圧の変化量から各時点における内部抵抗値を随時演算して更新する内部抵抗値算出プログラムを有し、
前記負荷電流制限プログラムが、前記随時更新される内部抵抗値を用いて重要保安系の負荷に所定の電流を流した状態における端子電圧を予測するものである請求項５に記載の負荷制御プログラム
【請求項７】
前記電源状態検知プログラムが、充電時の電流電圧特性と放電時の電流電圧特性とを分けて求めるものであり、
前記負荷電流制限プログラムが、前記放電時の電流電圧特性を用いて重要保安系の負荷に所定の電流を流した状態における端子電圧を予測するものである請求項５または請求項６に記載の負荷制御プログラム。
【請求項８】
前記負荷電流制限プログラムが、重要保安系の負荷の駆動に不足すると予測される電流の大きさに応じて負荷の制限レベルを調節するものである請求項５〜請求項７のいずれかに記載の負荷制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載された負荷の駆動制御を行う負荷制御システムおよび負荷制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１３は従来の自動車における電源回路９０の構成を示す図である。すなわち、エンジン９１が回転しているときに、発電機９２によってエンジン９１の回転力を電気エネルギーに変換し、各部の負荷９３ａ〜９３ｆに供給すると共に、余剰の電力を用いて二次電池（バッテリ）９４の充電を行う。一方、発電機９２によって得られる電気エネルギーが負荷９３ａ〜９３ｆの動作に十分でない場合はバッテリ９４からの電力供給によってこれを補うことができる。従って、バッテリ９４が十分に充電されていない状態では負荷９３ａ〜９３ｆの動作に十分な電力が得られず、動作不良を起こすことがあった。
【０００３】
ところで、近年は自動車を制御する部品を電装負荷とする傾向があり、バッテリ９４にかかる負担が大きくなる傾向にある。例えば、自動車の操舵部においても、油圧式のパワーステアリングに代えて電動パワーステアリング（EPS:Electric Power Steering)とよばれる電動操舵装置が用いられるようになっている。また、電動ブレーキや、いわゆる「プリクラッシュシステム」を含む衝突事故防止システムなどのアシスト機能も、電気的な負荷を増加させるものとなる。
【０００４】
そして、前記ＥＰＳ、電動ブレーキ、衝突事故防止システムに加えて、エアバックシステムを含む重要保安系の負荷には、瞬間的に大きな電力を要求するものがある。そこで、バッテリ９４が大きな電力を供給できるようにするために、十分な容量を有するバッテリ９４を用いる必要があった。また、バッテリ９４の状態に合わせて負荷９３ｂ〜９３ｆに流れる電流を制限することも行われている。
【０００５】
特許文献１には、バッテリ９４の状態を検知して大電流が流れる場合の電圧降下を予測し、これが基準値以下になる場合に負荷に流れる電流を制限することが記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１９４３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１には時々刻々と変化するバッテリ９４の状態から負荷９３ａ〜９３ｆの動作時における電圧降下の大きさを正確に求めて、負荷９３ａ〜９３ｆを駆動できる状態であるかどうかを正確に判断するための有効な手段が記載されていなかった。このために、特許文献１のようなものでは、現実に重要度の高い負荷が動作するかどうかという可能性について考慮することができず、重要度の高い負荷に必要な電流を確保するために余裕を持って負荷への電流供給を制限せざるを得なかった。そして、重要度の高い負荷の動作に影響がない場合にも、制御が頻繁に行われることにより快適性を失うことがあった。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を考慮に入れてなされたものであって、負荷電流の制限を必要最小限に抑えて、快適性を維持しながら、重要保安系の負荷を駆動するための電力を確保することができる負荷制御システムおよび負荷制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る負荷制御システムは、
車両に搭載するバッテリの端子電圧を随時測定する電圧測定手段と、
前記バッテリから負荷側に流れる電流を随時測定する電流測定手段と、
随時測定された電流および電圧の統計処理を行うことによりバッテリの電流電圧特性を随時求める電源状態検知手段と、
前記電流電圧特性を用いることにより重要保安系の負荷の動作に伴って降下する端子電圧を予測し、この予測した端子電圧に基づいて重要保安系でない負荷に流す電流の制限を行う負荷制御手段とを有することを特徴としている。
【０００９】
前記本発明の負荷制御システムでは、バッテリの状態が随時測定された電流および電圧の統計処理によって随時求められる電流電圧特性によって表されるので、この電流電圧特性を用いて現状のバッテリから重要保安系の負荷を駆動するために必要な電流を流した状態における端子電圧を正確に予測することができる。そして、バッテリの現状が重要保安系の負荷の動作に十分でない場合は、重要保安系でない負荷に流す電流の制限を適正に行うことができる。前記電流電圧特性は端子電圧Ｖを示す関数ｆ（Ｉ）によって表すことができ、この関数ｆ（Ｉ）は１次式によって簡単に表すことができるが、２次以上の高次式や対数や三角関数などを用いて表されてもよい。何れにしても前記関数ｆ（Ｉ）の定数部分を統計処理によって求めることにより、時々刻々と変化するバッテリの状態を正確に表すことができる。
なお、前記重要保安系の負荷は例えば電動操舵装置（すなわちＥＰＳ）である。つまり、電動操舵装置の駆動に必要な電力を確保することにより、自動車の安全を確保することができる。
【００１０】
前記電流電圧特性がバッテリの内部抵抗値であり、
前記電源状態検知手段が、前記随時測定される電流と電圧の変化量から各時点における内部抵抗値を随時演算して更新するものであり、かつ、
負荷制御手段が内部抵抗値と各時点の電圧と電流の測定値から重要保安系の負荷を駆動する電流を流した状態における端子電圧を予測するものであってもよい。
【００１１】
すなわち、バッテリの端子電圧とバッテリから負荷側に流れる電流の関係は一次の比例関係にあるので、バッテリの端子電圧とバッテリから流れる電流の変化量から内部抵抗値を統計的に求めることができ、この求められた内部抵抗値と、現時点におけるバッテリの端子電圧と電流の関係から、バッテリから重要保安系の負荷を駆動するために必要な大きさの電流を供給したときの正確な端子電圧を容易に求めることができる。加えて、電流と電圧の変化量から内部抵抗値を求める演算は極めて簡単であるから、電源状態検知手段の構成を簡単にすることができる。
【００１２】
なお、バッテリの内部抵抗値を求め、任意の時点における端子電圧と電流の関係を求めることができれば、バッテリの開放状態（電流が０のとき）における端子電圧、すなわちバッテリ内部の起電力（内部電圧という）を求めることができ、オームの法則を用いてバッテリの電流電圧特性を正確に表すことができる。つまり、この内部電圧と内部抵抗値を定数とする一次の関数を電流電圧特性としてもよい。
【００１３】
前記電源状態検知手段が、充電時の電流電圧特性と放電時の電流電圧特性とを分けて求めるものであってもよい。つまり、バッテリには充電特性と放電特性があるが、これらを分けて求めることにより、バッテリの放電特性にあわせた電流電圧特性に基づいて、重要保安系の負荷を駆動するために必要な電流を流した状態における端子電圧をさらに正確に予測することができる。
【００１４】
前記負荷制御手段が、重要保安系の負荷の駆動に不足すると予測される電流の大きさに応じて負荷の制限レベルを調節するものであってもよい。このように構成すると、重要保安系の負荷の駆動に不足すると予測される電流の大きさに合わせて制限レベルが調節されるので、必要最小限の負荷電流の制限を行うことができる。つまり、快適性をできるだけ損なうことなく重要保安系の負荷の駆動に必要な電力を確保することができる。なお、負荷制御システムが重要保安系の負荷に流れる電流の大きさを予測する負荷電流予測手段を備えるようにしてもよい。
【００１５】
また、電流制限をかける負荷は自動車の速度に応じて、高速走行時と低速走行時とに分けて行うことが望ましい。つまり、高速走行時には、例えば、エアコンやヒーターなどの負荷はほぼ必要ではなく、これらの負荷に供給する電流を積極的に制限することができる。同様に、低速走行時には、例えば、ヘッドライトのハイビームやフォグランプなどの負荷はほぼ必要ではなく、これらの負荷に供給する電流をより積極的に制限することが好ましい。
【００１６】
また、本発明は負荷制御プログラムを提供している。
本発明の負荷制御プログラムは、
車両に搭載するバッテリの端子電圧を随時測定する電圧測定手段と前記バッテリから負荷側に流れる電流を随時測定する電流測定手段とを備えた負荷制御システムの演算処理部によって実行されることにより、前記電圧測定手段および電流測定手段によって随時測定される電圧および電流の測定値を監視して、重要保安系の負荷の動作に必要な電力を確保させる負荷制御プログラムであって、
随時測定された電流および電圧の統計処理を行うことによりバッテリの電流電圧特性を随時求める電源状態検知プログラムと、
前記電流電圧特性を用いることにより重要保安系の負荷の動作に伴って降下する端子電圧を予測し、この予測した端子電圧に基づいて重要保安系でない負荷に流す電流の制限を行う負荷電流制限プログラムとを有することを特徴としている。
【００１７】
前記本発明の負荷制御プログラムでは、バッテリの状態が統計処理によって随時求められる電流電圧特性によって表される。したがって、この電流電圧特性を用いることにより、常にバッテリの現状に合わせた重要保安系の負荷を駆動するために必要な電流を流した状態におけるバッテリの端子電圧を正確に予測し、バッテリの現状が重要保安系の負荷の動作に十分でない場合は重要保安系でない負荷に流す電流の制限を適正に行うことができる。
【００１８】
前記電源状態検知プログラムが、前記随時測定される電流と電圧の変化量から各時点における内部抵抗値を随時演算して更新する内部抵抗値算出プログラムを有し、
前記負荷電流制限プログラムが、前記随時更新される内部抵抗値を用いて重要保安系の負荷に所定の電流を流した状態における端子電圧を予測するものであってもよい。
【００１９】
このように構成することにより、バッテリの内部抵抗値を極めて簡単な演算によって求めることができるから内部抵抗値算出プログラムが簡単になり演算処理部にかける負担も小さく、高速に処理することができる。また、負荷電流制限プログラムは随時更新される内部抵抗値を用いて端子電圧の予測を行うものであるから、バッテリの現状に合わせた端子電圧の予測を極めてシンプルな演算によって求めることができ、それだけ高速に処理できる。
【発明の効果】
【００２０】
上述したように、本発明の負荷制御システムは、時々刻々と変化するバッテリの電流電圧特性を随時正確に求めて、重要保安系の負荷に必要な電流を流した状態におけるバッテリの端子電圧を正確に予測することができるので、重要保安系でない負荷に流す電流の制限を適正に行うことができる。つまり、快適性を保った状態で重要保安系に供給する電力を確保することができる。
【００２１】
バッテリの電流電圧特性としてバッテリの内部抵抗値に注目することにより、この内部抵抗値を電流と電圧の変化量から容易に求めることができ、これによって各時点におけるバッテリの電流電圧特性を正確かつ高速に求めることができる。
また、充電時と放電時の電流電圧特性を分けて求めることにより、バッテリの特性に実際の特性に合わせたさらに正確な予測を行うことができる。
加えて、重要保安系の負荷の駆動に不足すると予測される電流の大きさに応じて負荷の制限レベルを調節することにより、必要最小限の制限をかけることができるので、それだけ快適性を保つことができる。
【００２２】
また、本発明に係わる負荷制御プログラムでは、統計処理によって時々刻々と変化するバッテリの電流電圧特性を随時正確に求めると共に、重要保安系の負荷に必要な電流を流した状態におけるバッテリの端子電圧を正確に予測し、重要保安系でない負荷に流す電流の制限を適正に行い、快適性をできるだけ保った状態で重要保安系に供給する電力を確保することができる。電流と電圧の変化量からバッテリの内部抵抗値を容易に求めることによりバッテリの電流電圧特性を正確かつ高速に求めることができる。充電時と放電時の電流電圧特性を分けて求める場合は、さらに正確な予測を行うことができる。重要保安系の負荷の駆動に不足すると予測される電流の大きさに応じて負荷の制限レベルを調節する場合は、必要最小限の制限をかけることにより快適性を高く保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は本発明の負荷制御システム１に係る自動車の電力供給システムの構成を示すブロック図である。図１において、２は自動車のエンジン、３はエンジンスタータ、４はオルタネータなどの発電機、５はバッテリ、６ａ〜６ｆは負荷、７は車速センサ、８ａ〜８ｃはバッテリの状態を検出するための各種センサである。
【００２４】
前記負荷制御システム１は、前記各種センサ８ａ〜８ｃの測定値を用いてバッテリ５の電流電圧特性を求める電源状態検知手段１０と、前記負荷６ａ〜６ｆのうち、重要保安系の負荷６ａの動作に必要な電流を確保するために、重要保安系でない負荷６ｂ〜６ｆにそれぞれ供給する電流Ｉｂ〜Ｉｆを制限するための制御信号Ｓｂ〜Ｓｆを出力する負荷制御手段１１とを備えている。
【００２５】
本発明の負荷制御システム１は自動車用のシステムであるから、エンジン２はトラックを含む自動車用のエンジンであるが、これをその他の車両や船舶などにも応用できることはいうまでもない。発電機４は一般的にオルタネータであるが、その他の交流または直流発電機が用いられてもよい。
【００２６】
また、本発明の負荷制御システム１を用いる場合は、重要保安系の負荷６ａを駆動させるのに必要とする電力が増加しても、バッテリ５の電流容量を変えないようにすることも可能であるが、重要保安系の負荷６ａの駆動に必要な電力の増加に伴って、バッテリ５の容量を十分に大きく設定してもよいことはいうまでもない。
【００２７】
前記重要保安系の負荷６ａは例えばＥＰＳ、電動ブレーキ、衝突事故防止システム、エアバックシステムなどの安全を確保するために重要な役割を果たしている動力系および制動系の電気負荷であり、本実施例では特にＥＰＳを中心として説明するので重要保安系の負荷６ａをＥＰＳ６ａとも表現する。
【００２８】
なお、本実施例に示すＥＰＳ６ａはバッテリ５から供給する電流Ｉが例えば３０Ａ，６０Ａ，９０Ａになると、それぞれ段階的にアシスト制限をかけることによってバッテリ５にかける負担を抑えるように構成されている。加えて、ＥＰＳ６ａは電圧が１０Ｖ（電圧閾値Ｖth）以上であれば、動作が保証されているが、バッテリ５の端子電圧Ｖが１０Ｖ未満になれば、ＥＰＳ６ａを駆動できなくなる可能性がある。そこで、本実施例ではアシスト制限電流Ｉeps1〜Ｉeps3をそれぞれ３０Ａ，６０Ａ，９０Ａとして、３段階の制御を行う例を示す。
【００２９】
また、負荷６ｂ〜６ｆは重要保安系ではない負荷であり、例えば、負荷６ｂはエアコンや電熱ヒータなどの冷暖房系の負荷、負荷６ｃはデフォッガやシートヒータなどの暖気系の負荷、負荷６ｄはルームランプ、フォグランプなどの補助灯火系の負荷、負荷６ｅはヘッドライトなどの灯火計の負荷、負荷６ｆはアクセサリ系や、セキュリティ系などその他の負荷である。
【００３０】
車速センサ７はタイヤの回転などを用いて車速を測定するものであってもよいが、車速を求める機能を有するＥＣＵから車速信号を得るようにしてもよい。この場合、本発明でいう車速センサ７にはＥＣＵも含まれる。
【００３１】
前記センサ８ａはバッテリ５の端子電圧Ｖを常時測定してこれを電気信号にして出力する電圧測定手段（以下、電圧計という）であり、センサ８ｂはバッテリ５から負荷６側に流れる電流Ｉを常時測定してこれを電気信号にして出力する電流測定手段（以下、電流計という）である。また、センサ８ｃはバッテリ５の温度を測定してこれを電気信号にして出力する温度センサであるが、この温度センサ８ｃは省略可能である。
【００３２】
なお、以下の説明では前記センサ８ａ，８ｂの出力信号に、各センサ８ａ，８ｂがそれぞれの測定値（物理量）Ｉ，Ｖと同じ符号を付けることにより、説明を簡略化する。つまり、電圧計８ａは電圧値信号Ｖを出力し、電流計８ｂは電流値信号Ｉを出力する。
【００３３】
前記電源状態検知手段１０は、電圧計８ａによって測定された電圧Ｖと電流計８ｂによって測定された電流Ｉを随時サンプリングして、複数の時点における電流Ｉと電圧Ｖの関係をメモり内に記録することにより電流電圧特性テーブル１２を生成するものであり、また、電流電圧特性テーブル１２を用いて統計処理を行うことにより時々刻々と変化するバッテリ５の内部抵抗値を求める内部抵抗値算出手段１３を備える。さらに、内部抵抗値算出手段１３は内部抵抗値の変化に伴ってバッテリ５の電流電圧特性１４を求める。
【００３４】
ここで、前記バッテリ５が、図２に示すように、内部電圧源Ｖ０と内部抵抗Ｒとを用いた等価回路によって表せるとし、前記電流電圧特性１４を以下の式（１）に示す一次式で表す。なお、前記内部電圧源Ｖ０から供給される電圧はバッテリ５の無負荷時（開放状態）の端子電圧Ｖであり、以下の説明では内部電圧源Ｖ０から供給される電圧の大きさも符号Ｖ０で表して内部電圧Ｖ０とも表現する。同様に前記内部抵抗Ｒの値も内部抵抗値Ｒとも表現する。
Ｖ＝ｆ（Ｉ）＝Ｖ０−Ｉ×Ｒ                                       …  式（１）
【００３５】
前記電流電圧特性１４は、図３に示すように、電流Ｉと電圧Ｖはほぼ直線的な比例関係である。ゆえに、前記電流電圧特性テーブル１２に記録された各測定値をプロットした各点ｄは電流電圧特性１４を示す直線にほぼ重なる。つまり、電源状態検知手段１０は電流電圧特性テーブル１２に記録された各点ｄが最もよく当てはまる内部抵抗Ｒの値や内部電圧Ｖ０の値を最小二乗法などの最尤推定法を用いて統計的に求めることができる。あるいは、統計処理によってバッテリ５の内部抵抗値Ｒを求めて、これを電流電圧特性１４とすることができる。
【００３６】
さらに、電流電圧特性１４を高次の関数Ｖ＝ｆ（Ｉ）とすることも可能である。いずれにしても、電流Ｉと電圧Ｖの関係の統計処理を用いて電流電圧特性１４を求めることにより、より正確な電流電圧特性１４を導き出すことができ、それだけ精度が向上する。
【００３７】
前記電源状態検知手段１０は温度センサ８ｃから得られるバッテリ５の温度も考慮に入れて前記統計処理を行ってもよい。また、本実施例の電源状態検知手段１０は放電電流が０のときの電圧Ｖ（内部電圧Ｖ０）の値からバッテリ５の充電状態ＳＯＣを算出することもできる。
【００３８】
前記負荷制御手段１１は各負荷６ｂ〜６ｆの電源制御回路とＣＡＮの通信線Ｃを用いて接続されており、各負荷６ｂ〜６ｆの電流制限のレベルを調節する制限レベル調節手段１１ａを有するものである。また、Ｓｂ〜Ｓｆは制限レベル調節手段１１ａから各負荷６ｂ〜６ｆに送信される電流制限のための制御信号である。
【００３９】
つまり、負荷制御手段１１は、前記式（１）に示す関数ｆ（Ｉ）に電流Ｉepsを代入すると、バッテリ５から電流Ｉepsを流すときの端子電圧Ｖｆ＝ｆ（Ｉeps）を予測し、これが前記電圧閾値Ｖthを着る場合には、負荷６ｂ〜６ｆに対する電流制限を行うものである。
【００４０】
あるいは、統計処理によってバッテリ５の内部抵抗値Ｒさえ算出できれば、上式（１）を用いて、現在の電流Ｉおよび電圧Ｉの測定値と内部抵抗値Ｒを用いて、バッテリ５から電流Ｉepsを流す場合のバッテリ５の端子電圧Ｖｆを予測することも可能である。すなわち、以下の式（２）のようになる。
Ｖｆ＝ｆ（Ｉeps）＝Ｖ０−Ｉeps×Ｒ＝Ｖ−Ｒ（Ｉeps−Ｉ）          …  式（２）
【００４１】
本実施例において前記電源状態検知手段１０、負荷制御手段１１（前記制限レベル調節手段１１ａ）はいずれも、ＥＣＵを構成する演算処理部によって実行されるプログラムによって構成される。つまり、各プログラム１０，１１が本発明の負荷制御システム１を構成する負荷制御プログラムＰである。なお、以下の説明では前記手段１０，１１，１１ａを前記電源状態検知プログラム１０、負荷制御プログラム１１、制限レベル調節プログラム１１ａと表現することもある。
【００４２】
本実施例のように、負荷制御プログラムＰをＥＣＵによって実行可能なソフトウェアと
して、各手段１０，１１をプログラム１０，１１によって構成することにより、ハードウ
ェアの変更をなくして、その製造コストを削減することができる。
【００４３】
図４〜７はバッテリ５を図２に示す等価回路で近似したときの負荷制御プログラムＰの動作を説明する図である。とりわけ、バッテリ５の内部抵抗値Ｒに注目して各時点の電圧Ｖと電流Ｉから前記アシスト制限電流Ｉeps1〜Ｉeps3を流すときのバッテリ５の端子電圧Ｖf1〜Ｖf3を求めて、負荷６ｂ〜６ｆに対する電流制限を行う動作を説明するものである。
【００４４】
図４において、Ｓ１はイグニッションキーをオンにするステップであり、通常は自動車の所有者が操作する。
【００４５】
Ｓ２は前記バッテリ５から流れる電流Ｉの測定値とバッテリの端子電圧Ｖの測定値を取得するステップである。この電流値Ｉと電圧値Ｖの取得は常時測定を行う電圧計８ａと電流計８ｂとを用いて測定される測定値信号Ｉ，Ｖを随時取り込むことによって行うことができるが、両測定値Ｉ，Ｖは同時に行うことが望ましい。
【００４６】
Ｓ３はバッテリ５からアシスト制限電流Ｉeps1（すなわち３０Ａ）を流すときのバッテリ５の端子電圧Ｖf1を予測するステップである。このとき、ステップＳ２において取得した電流値Ｉと電圧値Ｖと電流電圧特性１４（本実施例の場合は内部抵抗値Ｒ）とを前記式（２）に代入して、式（３）に示すように、端子電圧Ｖf1を求めることができる。
Ｖf1＝Ｖ−Ｒ（Ｉeps1−Ｉ）                                        …  式（３）
【００４７】
Ｓ４はステップＳ３によって求められる端子電圧Ｖf1がアシスト停止となる電圧閾値Ｖth未満になるかどうかを判断するステップである。ここで、アシスト停止となる可能性があると判断された場合は、図５に示すＪ１にジャンプして、負荷制限レベル最大の負荷制御を行う。一方、アシスト制限電流Ｉeps1を流してもアシスト停止となる可能性がないと判断した場合は、次のステップＳ５を実行する。
【００４８】
Ｓ５はステップＳ３とほぼ同じであるが、アシスト制限電流Ｉeps2（すなわち６０Ａ）を流すときの端子電圧Ｖf2を予測するステップである。式（４）のように求められる。
Ｖf2＝Ｖ−Ｒ（Ｉeps2−Ｉ）                                        …  式（４）
【００４９】
Ｓ６はステップＳ５によって求められた電圧Ｖf2が電圧閾値Ｖth未満になるかどうかを判断するステップである。ここで、アシスト停止となる可能性があると判断された場合は、図６に示すＪ２にジャンプして、負荷制限レベル標準の負荷制御を行う。一方、アシスト制限電流Ｉeps2を流してもアシスト停止となる可能性がないと判断した場合は、次のステップＳ７を実行する。
【００５０】
Ｓ７はステップＳ５とほぼ同じであるが、アシスト制限電流Ｉeps3（すなわち９０Ａ）を流すときの端子電圧Ｖf3を予測する。式（５）のように求められる。
Ｖf3＝Ｖ−Ｒ（Ｉeps3−Ｉ）                                        …  式（５）
【００５１】
Ｓ８はステップＳ７によって求められた電圧Ｖf3が電圧閾値Ｖth未満になるかどうかを判断するステップである。ここで、アシスト停止となる可能性があると判断された場合は、図７に示すＪ３にジャンプして、負荷制限レベル最小の負荷制御を行う。一方、アシスト制限電流Ｉeps3を流してもアシスト停止となる可能性がないと判断した場合は、次のステップＳ９を実行する。
【００５２】
前記ステップＳ３〜Ｓ８および図５〜７に示す動作は、前記負荷電流制限プログラム１１を示すものである。一方、前記ステップＳ２および以下に説明するステップＳ９〜Ｓ１４の動作は、電源状態検知プログラム１０の動作を示すものである。
【００５３】
Ｓ９はバッテリ５からの電流値Ｉの変化量ΔＩk を求めるステップである。ここで、添字は前記ステップＳ２に示す測定値Ｉ，Ｖの取得回数を計数するカウンタであり、前記電流Ｉkの変化量ΔＩkは今回（ｋ回目）の取得によって得られた電流値Ｉから前回（ｋ−１回目）の取得によって得られた電流値Ｉを減算することによって求めることができる。
【００５４】
Ｓ１０はバッテリ５の電圧値Ｖの変化量ΔＶを求めるステップである。ここで、前記電流Ｖkの変化量ΔＶkは今回（ｋ回目）の取得によって得られた電圧値Ｖから前回（ｋ−１回目）の取得によって得られた電圧値Ｖを減算することによって求めることができる。
【００５５】
Ｓ１１はステップＳ１０において求められた前記電圧変化量ΔＶをステップＳ９において求められた電流変化量ΔＩによって除算することにより、この間における内部抵抗値Ｒkを求めるステップである。すなわち、図１に示すステップＳ１１は内部抵抗値算出手段１３を構成するプログラムである。
【００５６】
ここで、前記ステップＳ９〜Ｓ１１で行う、電流Ｉと電圧Ｖの変化量ΔＩ，ΔＶのから内部抵抗値Ｒkを求める方法を、図８を用いて説明する。図８に示すように、ｋ番目の取得を行ったときの各測定値Ｉk，Ｖkを前回（ｋ−１番目）のときの測定値で減算すると、変化量ΔＩk，ΔＶkを求めることができる。また、横軸を電流変化量ΔＩ、縦軸を電圧変化量ΔＶとして各時点における変化量ΔＩk，ΔＶkをプロットすると、各時点における変化量ΔＩk，ΔＶkに対応する点Ｄｋ，…は原点を通る一つの直線Ｌにほぼ載るように配置される。
【００５７】
また、原点と点Ｄｋを結ぶ直線Ｌｋの傾きは、ｋ番目の変化量ΔＩk，ΔＶkに基づいて求められる内部抵抗値Ｒｋを示す。図８に示すように、各時点ｋ，ｋ−１，…における変化量の比率ΔＶk／ΔＩkは、ほぼ同じとなる。従って、この内部抵抗値Ｒｋを複数個集めることにより、バッテリ５のより正確な内部抵抗値Ｒを求めることができる。
【００５８】
再び、図４に戻って、Ｓ１２はｎ個の内部抵抗値Ｒｋのサンプルを得ることができたかどうかを判断するステップである。ここでｎ個のサンプルが集まったと判断した場合は次のステップＳ１３にすすみ、まだｎ個集まっていないと判断した場合は、前記ステップＳ２にジャンプする。
【００５９】
ステップＳ１３は前記ｎ個の内部抵抗値Ｒ１〜Ｒｎの統計処理によって、その時点におけるｎ個の内部抵抗値Ｒ１〜Ｒｎの代表的なバッテリ５の内部抵抗値を算出するステップである。なお、内部抵抗値Ｒ１〜Ｒｎはほぼ同程度の値であり、これが大きく変動することはないので、前記代表内部抵抗値を求める統計的な演算は総加平均であっても総乗平均であっても、その他の演算方法であってもよい。
【００６０】
ステップＳ１４はステップＳ１３において求められた代表内部抵抗値を用いて、ステップＳ３，Ｓ５，Ｓ７において用いる内部抵抗値Ｒを更新するステップである。そして、ステップＳ１４が終了すると、ステップＳ２にジャンプする。ここでも、内部抵抗値Ｒが大幅に変化することは考えられないので、この内部抵抗値Ｒの変化が大きいときには何らかの異常が発生したと考えることができる。
【００６１】
次に、図５は前記ステップＳ４においてアシスト制限電流Ｉeps1を流した状態でも、ＥＰＳ６ａがアシスト停止になると判断した場合に実行されるものであるから、負荷制限レベル最大の負荷制御を行う動作を説明している。
【００６２】
図５において、Ｓ２０は前記社則センサ７を用いて求めた自動車の車速が車速閾値未満であるかどうかを判断するステップである。ここで、車速が車速閾値以上（低速走行中）であると判断した場合はステップＳ２１が実行され、車速が車速閾値未満（高速走行中）であると判断した場合はステップＳ２２が実行される。
【００６３】
Ｓ２１は低速走行中に切断することができる全ての負荷に流れる電流をカットするステップである。
【００６４】
一方、Ｓ２２は高速走行中に切断することができる全ての負荷に流れる電流をカットするステップである。
【００６５】
前記ステップＳ２１，Ｓ２２の終了後は図４のステップＳ９（Ｊ４）にジャンプして、ループ処理を繰り返す。
【００６６】
次に、図６は前記ステップＳ６においてアシスト制限電流Ｉeps2を流した状態で、ＥＰＳ６ａがアシスト停止になると判断した場合に実行されるものである。つまり、負荷制限レベル標準の負荷制御を行う動作を説明している。
【００６７】
図６において、Ｓ２５は自動車の車速が車速閾値未満であるかどうかを判断するステップであり、車速が車速閾値以上であると判断した場合はステップＳ２６が実行され、車速が車速閾値未満であると判断した場合はステップＳ２７が実行される。
【００６８】
Ｓ２６は低速走行中に切断することができる負荷のうち一部の負荷に流れる電流をカットするステップ、Ｓ２７は高速走行中に切断することができる負荷のうち一部の負荷に流れる電流をカットするステップである。そして、前記ステップＳ２６，Ｓ２７の終了後は図４のステップＳ９（Ｊ４）にジャンプして、ループ処理を繰り返す。
【００６９】
次に、図７は前記ステップＳ８においてアシスト制限電流Ｉeps3を流した状態で、ＥＰＳ６ａがアシスト停止になると判断した場合に実行されるものである。つまり、負荷制限レベル最小の負荷制御を行う動作を説明している。
【００７０】
図７において、Ｓ３０は自動車の車速が車速閾値未満であるかどうかを判断するステップであり、車速が車速閾値以上であると判断した場合はステップＳ３１が実行され、車速が車速閾値未満であると判断した場合はステップＳ３２が実行される。
【００７１】
Ｓ３１は低速走行中に切断することができる負荷のうち一部の負荷に流れる電流を間欠的にカットするステップ、Ｓ３２は高速走行中に切断することができる負荷のうち一部の負荷に流れる電流を間欠的にカットするステップである。そして、前記ステップＳ３１，Ｓ３２の終了後は図４のステップＳ９（Ｊ４）にジャンプして、ループ処理を繰り返す。
【００７２】
前記ス７２テップＳ２０〜Ｓ３２は負荷制限レベルを３段階に調節可能とするものであり、これらのプログラムは図１に示す制限レベル調節手段１１ａを構成するものである。
【００７３】
本実施例のように、バッテリ５の電流電圧特性１４として、バッテリ５の内部抵抗値Ｒを算出し、この内部抵抗値を随時演算して更新することにより、極めて簡単の四則計算と統計処理といったコンピュータが得意とする計算によってバッテリ５の状態を適切に表現し、重要保安計の負荷を駆動する電流Ｉeps1〜Ｉeps3を流した状態におけるバッテリ５の端子電圧Ｖf1〜Ｖf3を簡単かつ正確に求めることができる。
【００７４】
しかしながら、本発明は電流電圧特性１４が内部抵抗値Ｒであることに限定されるものではない。
【００７５】
図９は前記電流電圧特性１４として端子電圧Ｖと電流Ｉの関係を示す一次式Ｖ＝ｆ（Ｉ）を求めるようにした第２実施例を示す図である。図９においてＳ１〜Ｓ８の動作は図１とほぼ同じであるが、ステップＳ３，Ｓ５，Ｓ７においてアシスト制限電流Ｉeps から予測電圧Ｖｆを求める電流電圧特性式１４は、以下の式（６）のようになる。
Ｖｆ＝Ｖ０−Ｒ×Ｉeps                                          …  式（６）
【００７６】
なお、前記式（６）は、式（３）〜式（５）の電圧ＶにＶ＝Ｖ０−Ｒ×Ｉを代入すると得られるので、定数として内部電圧Ｖ０を用いている以外は、式（３）〜式（５）と本質的に同じことを意味している。
【００７７】
Ｓ１５は電流Ｉおよび電圧Ｖのサンプルがｎ個を超えたかどうかを判断するステップであり、ｎ個のサンプルが得られるまでステップＳ２〜すなわち、測定した全ての電流Ｉおよび電圧Ｖの測定値（サンプル）は所定の数ｎだけ電流電圧特性テーブル１２に記録されるものである。
【００７８】
Ｓ１６は電流電圧特性テーブル１２に記録された電流Ｉ、電圧Ｖのサンプルを用いて、バッテリ５の電流電圧特性式１４を求めるステップである。つまり、電流Ｉと電圧Ｖには図３に示すような関係があるので、その内部電圧Ｖ０と内部抵抗Ｒの値を統計処理によって求めることにより、電流電圧特性式１４を得ることができる。
【００７９】
本実施例のように構成することにより、内部電圧Ｖ０を常に求めることができるので、この内部電圧Ｖ０の値からバッテリ５の充電状態ＳＯＣを求めることも可能である。
【００８０】
図１０は、バッテリ５の電流電圧特性が充電時と放電時で異なる点に注目したバッテリ５の等価回路を示している。図１０において、バッテリ５は内部電圧源Ｖ０と、放電時の内部抵抗Ｒｄと、充電時の内部抵抗Ｒｃと、理想ダイオードＤｄ，Ｄｃとを用いた等価回路とを有する。
【００８１】
図１１に示す前記バッテリ５の電流電圧特性は、電流Ｉが正の場合（放電時）と、負の場合（充電時）において異なっており、充電時と放電時の電流電圧特性式ｆｃ（Ｉ）、ｆｄ（Ｉ）はそれぞれ下記の式（７）、式（８）に示すようになる。
Ｖ＝ｆｃ（Ｉ）＝Ｖ０−Ｒｃ（Ｉ）                                …  式（７）
Ｖ＝ｆｄ（Ｉ）＝Ｖ０−Ｒｄ（Ｉ）                                …  式（８）
【００８２】
なお、前記式（７）、式（８）は本発明の電流電圧特性式ｆｃ（Ｉ）、ｆｄ（Ｉ）の一例を示すものにすぎず、本発明を限定するものではないことはいうまでもない。すなわち、電流電圧特性式ｆｃ（Ｉ）、ｆｄ（Ｉ）における無負荷時の端子電圧Ｖ０をそれぞれ異なる値とすることや、充電時と放電時の電流電圧特性式を２次以上の高次の関係式や対数、三角関数などを用いて表すことなど、種々の変形が考えられる。
【００８３】
図１２は前記電流電圧特性１４として充電時と放電時の電流電圧特性を分けて求めるようにした第３実施例を示す図である。図１２においてＳ１〜Ｓ１５の動作は図１とほぼ同じであるが、ステップＳ３，Ｓ５，Ｓ７においてアシスト制限電流Ｉeps から予測電圧Ｖｆを求める電流電圧特性式１４は、上記式放電時の電流電圧特性式、すなわち式（８）にアシスト制限電流Ｉepsを代入した式（９）のようになる。
Ｖｆ＝Ｖ０−Ｒｄ×Ｉeps                                         …  式（９）
【００８４】
また、上記式（９）は内部電圧Ｖ０を用いないで現在の電圧ＶとＩを用いて表現すると、式（１０）のようになる。
Ｖｆ＝Ｖ−Ｒｄ（Ｉeps−Ｉ）                                     …  式（１０）
【００８５】
Ｓ１７は電流電圧特性テーブル１２に記録された電流Ｉ、電圧Ｖのサンプルを用いて、バッテリ５の電流電圧特性式１４を求めるステップである。本実施例では、電流Ｉの大きさ（正負）に分けて電流電圧特性式を求める点において第２実施例と異なっている。すなわち、ステップＳ１７の信号処理においては３つの定数Ｖ０、Ｒｃ，Ｒｄを求める。
【００８６】
本実施例のように充電時と放電時の電流電圧特性を分けて求めることにより、バッテリ５の状態をさらに的確に求めることができ、それだけ高精度に予測電圧Ｖｆを求めることができ、必要最小限の負荷制限をかけることができる。
【００８７】
なお、上述の各実施例では、電流電圧特性１４を一次の関数や比例定数（内部抵抗値Ｒ）である例を示しているが、本発明はこの点に限定されるものではない。バッテリ５の状態をより的確に表現できる種々の関数Ｖ＝ｆ（Ｉ）を電流電圧特性１４とすることも可能であることはいうまでもない。この場合にも、随時測定された電流Ｉと電圧Ｖの統計処理によって関数Ｖ＝ｆ（Ｉ）内の各定数を求めることにより、コンピュータが得意とする計算によって、的確な電流電圧特性１４を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施例に係る負荷制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】バッテリの内部等価回路を示す図である。
【図３】バッテリの電流電圧特性の例を示す図である。
【図４】第１実施例の負荷制御プログラムの例を示す図である。
【図５】前記負荷制御プログラムの別の部分を示す図である。
【図６】前記負荷制御プログラムの別の部分を示す図である。
【図７】前記負荷制御プログラムの別の部分を示す図である。
【図８】第１実施例の負荷制御プログラムの動作を説明する図である。
【図９】第２実施例の負荷制御プログラムの例を示す図である。
【図１０】バッテリの内部等価回路の別の例を示す図である。
【図１１】図１０に示すバッテリの特性を示す図である。
【図１２】第３実施例の負荷制御プログラムの例を示す図である。
【図１３】従来の電源回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１          負荷制御システム
５          バッテリ
６ａ        重要保安系の負荷（ＥＰＳ）
６ｂ〜６ｆ  重要保安系でない負荷
１０        電源状態検知手段（電源状態検知プログラム）
１１        負荷制御手段（負荷制御プログラム）
１１ａ      制限レベル調節手段
１３        内部抵抗値算出手段（内部抵抗値算出プログラム）
１４        電流電圧特性
Ｐ          負荷制御プログラム
【図１】
2007008214.tif 000003
【図２】
2007008214.tif 000004
【図３】
2007008214.tif 000005
【図４】
2007008214.tif 000006
【図５】
2007008214.tif 000007
【図６】
2007008214.tif 000008
【図７】
2007008214.tif 000009
【図８】
2007008214.tif 000010
【図９】
2007008214.tif 000011
【図１０】
2007008214.tif 000012
【図１１】
2007008214.tif 000013
【図１２】
2007008214.tif 000014
【図１３】
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